與傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動的車輛相比,新能源和混合動力汽車以其低能耗和低污染,成為目前汽車領(lǐng)域的一個重要研究方向。在新能源汽車的眾多構(gòu)型中,各個車輪分別由電機驅(qū)動的四輪獨立驅(qū)動電動汽車,由于其空間布置靈活,轉(zhuǎn)矩解耦,以及驅(qū)動模式多樣化而日益受到學(xué)者們的關(guān)注。四輪獨立驅(qū)動電動汽車的一個關(guān)鍵控制技術(shù),就是各個車輪的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制,而目前大多數(shù)的研究都停留在利用轉(zhuǎn)矩差所產(chǎn)生的直接橫擺力矩來提高車輛的側(cè)向穩(wěn)定性,從而提高車輛的操縱穩(wěn)定性。本文主要著眼于轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制對車輛彎道工況的能耗影響,旨在利用轉(zhuǎn)矩定向分配控制策略實現(xiàn)車輛彎道工況的最小轉(zhuǎn)彎能耗的需求,有效的提高整車經(jīng)濟性。本文首先利用MATLAB/Simulink仿真軟件,搭建了四輪獨立驅(qū)動電動汽車車輛動力學(xué)模型、輪轂電機模型和駕駛員模型等,并利用現(xiàn)有商用軟件CarSim對模型的準(zhǔn)確度進行了驗證,為后文的理論分析及仿真試驗提供了可靠的仿真平臺。為了從原理上說明車輛轉(zhuǎn)彎的受力機理,本文利用三自由度車輛動力學(xué)模型進行了建立了車輛的運動微分方程,基于轉(zhuǎn)彎降速現(xiàn)象,說明了轉(zhuǎn)彎阻力的產(chǎn)生機理和影響因素,同時提出了通過轉(zhuǎn)矩定向分配控制技術(shù)來抑制轉(zhuǎn)彎阻力的控制方法。本文通過仿真分析,驗證了轉(zhuǎn)彎阻力的存在以及其對車輛動力性和能耗的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)車速和前輪轉(zhuǎn)角是對轉(zhuǎn)彎阻力影響最大的兩個因素。通過仿真驗證,可以清楚的說明采用轉(zhuǎn)矩定向分配控制技術(shù),主動的調(diào)節(jié)車輛內(nèi)外側(cè)車輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,在不改變車輛的行駛狀態(tài)的同時,可以有效的降低車輛的轉(zhuǎn)彎阻力,從而降低車輛驅(qū)動的需求功率,實現(xiàn)節(jié)能控制。本文還對比了車輛不同驅(qū)動模式下的能耗情況,明確了車輛轉(zhuǎn)彎工況下的前輪模式受到的轉(zhuǎn)彎阻力小。本文還通過仿真驗證,證明了轉(zhuǎn)矩定向分配控制技術(shù)可以改變車輛的轉(zhuǎn)彎特性,有效的改善車輛的轉(zhuǎn)向不足特性,提高車輛的轉(zhuǎn)彎機動性。為了確定彎道工況以經(jīng)濟性為目標(biāo)的轉(zhuǎn)矩軸間分配系數(shù)k,前軸內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)k_f和后軸內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)k_r,本文采用遺傳粒子群混合優(yōu)化算法,綜合考慮彎道工況經(jīng)濟性和穩(wěn)定性的影響,構(gòu)建了最小轉(zhuǎn)彎能耗的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制策略,對轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)進行離線優(yōu)化,制定出了基于車輛動力學(xué)模型的最小轉(zhuǎn)彎能耗轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)表,同時本文確定出了不同彎道工況的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制的最佳節(jié)能貢獻度。為了進一步說明最小轉(zhuǎn)彎能耗轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制策略在實際工作中的應(yīng)用價值,本文還考慮了電機工作點對轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)的影響,并通過離線優(yōu)化制定出了基于電機工作點的轉(zhuǎn)彎節(jié)能轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)表。本文在對車輛彎道工況進行以節(jié)能為目的的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制的同時,還綜合考慮了車輛彎道工況路面附著系數(shù)和側(cè)向擾動所帶來的穩(wěn)定性影響。通過車速估計制定出了自適應(yīng)防滑驅(qū)動控制策略;同時,對基于效率分配可能引起的車輛失穩(wěn)情況,通過橫擺角速度控制,設(shè)計了防止車輛側(cè)滑失穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩定向分配控制策略。綜合考慮車輛轉(zhuǎn)彎節(jié)能和操縱穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩需求,實現(xiàn)離線優(yōu)化表的在線修正,進而實現(xiàn)節(jié)能與穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制本文最后采用dSPACE和駕駛模擬器等搭建的硬件在環(huán)試驗平臺,采用駕駛員在環(huán)的方式,進行了常見彎道工況和綜合工況的硬件在環(huán)試驗,重點關(guān)注車輛在彎道工況的轉(zhuǎn)矩分配情況和經(jīng)濟性,驗證了本文所提出的最小轉(zhuǎn)彎能耗轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制策略的可行性和實際應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

第1章 緒論 論文選題的背景1 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀能源供給和環(huán)境保護是目前人類社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大難題。汽車模使用的交通工具，在全球終端能源消耗中占據(jù)著重要的地位[1]。2009 年產(chǎn)銷量就已經(jīng)突破千萬輛（1350 萬），成為全球第一大市場。但由此帶來染問題也不容小覷，42%大氣污染來自交通部分，其中大城市比例高達 《BP 能源統(tǒng)計年鑒（2017 版）》中國已經(jīng)成為世界上第一大能源消費國成為了僅次于美國的全球第二大石油消費國[2]。如下圖 1.1 所示，二十一，全球的石油消耗量呈現(xiàn)出整體的逐年增多的趨勢，中國也從 2000 年的/日增長超過兩倍，達到 2016 年的 12761 千桶/日。

總保有量達到 1350 萬輛。德國經(jīng)濟部、交通部、環(huán)境部和教育研發(fā)部等政府部門共同負責(zé)組織實施國家電動汽車發(fā)展計劃。2016 年 9 月，德國聯(lián)邦經(jīng)濟能源部發(fā)布了《促進電動汽車銷售政策（環(huán)境補貼）》，希望通過加大政策力度實現(xiàn)到 2020 年在用電動汽車達到 10萬輛的目標(biāo)。我國為了緩解能源和環(huán)境的壓力，于 2012 年推出了《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》（2012~2020 年）。經(jīng)過連續(xù)數(shù)年的高速增長，截至 2016 年，全球新能源乘用車銷售 77.4 萬輛，其中，中國銷售 33.6 萬輛，成為全球新能源車輛銷量第一的國家[4]。2016 年新能源乘用車在各國的銷售情況，如圖 1.2 所示。

混合動力、純電動和燃料電池等多種新能源車型[13],[14]。電動汽車的四輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)，通常采用四個獨立的電機分別驅(qū)動車輛的，從而實現(xiàn)四個車輪的轉(zhuǎn)矩解耦，車輪之間沒有機械連接，從而實現(xiàn)獨立車輪運動狀態(tài)的目的[15],[16]。目前常見的電動汽車電機的驅(qū)動方案如下圖電機與車輪之間通常采用軸式連接的輪邊驅(qū)動，如下圖 1.4(a)所示，或由接布置于車輛輪轂內(nèi)的輪轂電機驅(qū)動，如下圖 1.4 (b)，有些車輪還帶有輪等機構(gòu)。這種由電機直接驅(qū)動車輪的驅(qū)動系統(tǒng)稱為電動輪驅(qū)動系統(tǒng)。(a) 單個集中式電機 (b) 多個集中式電機
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 劉吉超;陳陽舟;;基于GA-PSO混合優(yōu)化的BPNN車速預(yù)測方法[J];交通運輸系統(tǒng)工程與信息;2017年06期

2 陳哲明;張博涵;陳寶;付江華;;獨立驅(qū)動電動汽車驅(qū)動防滑控制的優(yōu)化研究[J];機械設(shè)計與制造;2017年11期

3 李玲;施樹明;王憲彬;張向東;;滾動阻力對車輛運動穩(wěn)定性的影響分析[J];汽車工程;2017年04期

4 王軍年;劉健;初亮;王慶年;吳堅;;電動汽車驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J];交通運輸工程學(xué)報;2016年06期

5 孫文;王軍年;王慶年;靳立強;宋傳學(xué);;電動輪驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真研究[J];汽車工程;2016年03期

6 高玉明;張仁津;;一種GA-PSO算法優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測[J];計算機應(yīng)用與軟件;2014年04期

本文編號：2874825